Lini produksi kami baru-baru ini mengalami kegagalan kebocoran batch dalam uji penuaan selama tiga batch berturut-turut perangkat QFN pitch 0,4 mm. Pengujian probe terbang mengungkapkan bahwa resistansi isolasi di area bawah BGA umumnya di bawah 10MΩ, sedangkan persyaratan standar mengharuskannya harus lebih besar dari 100MΩ. Akar penyebabnya akhirnya diidentifikasi sebagai distribusi residu fluks solder yang tidak merata setelah reflow pasta solder yang tidak bersih. Di bawah mikroskop, residu seperti film kuning tembus pandang terlihat di tepi sambungan solder, terkonsentrasi di area di mana lubang stensil tidak sejajar dan di zona pencetakan lemah yang disebabkan oleh tekanan alat pembersih yg terbuat dr karet tidak mencukupi.
Meskipun pembawa pasta solder tanpa pembersih berbasis rosin dirancang untuk terurai dan menguap pada suhu tinggi, selama reflow sebenarnya, jika suhu puncak tidak mencapai di atas 235°C, atau kemurnian nitrogen dalam tungku di bawah 99,99%, atau waktu penahanan kurang dari 60 detik, beberapa aktivator asam organik tidak akan sepenuhnya berkarbonisasi. Residu fluks solder yang tidak terurai ini menempel pada antarmuka antara masker dan bantalan solder PCB, menyerap kelembapan dan mengionisasi ion halogen seperti Cl? dan Br?, membentuk arus bocor tingkat mikroampere dalam kondisi bias. Hal ini sangat rentan menyebabkan pemicu palsu pada jalur sinyal tingkat μV seperti jaringan pengambilan sampel BMS.
Kami membandingkan tingkat residu dari tiga pasta solder tanpa pembersihan utama dengan tegangan stensil yang sama (45N/cm2) dan sudut alat pembersih karet (55°). Kami menemukan bahwa pasta solder Tipe A dengan kandungan padat 89,2% memiliki tingkat kontaminasi ionik pasca penyolderan sebesar 1,8μg/cm2 setara NaCl pada suhu puncak 230°C, jauh melebihi batas 0,5μg/cm2 yang ditentukan oleh IPC-J-STD-001. Sebaliknya In, pasta solder Tipe B dengan kandungan padat 87,6%, karena rantai molekul rosin yang lebih pendek dan jendela dekomposisi termal yang lebih lebar, hanya memiliki residu 0,32μg/cm2 pada parameter proses yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa pengendalian residu fluks solder tidak dapat hanya mengandalkan label"tidak bersih", tetapi juga harus mencocokkan pengaturan zona suhu oven reflow dengan kurva analisis termogravimetri TGA dari batch tertentu.
Rencana penyesuaian di lokasi adalah meningkatkan pengaturan suhu puncak asli dari 228°C menjadi 236°C dan memperpanjang bagian penahan sebanyak 20 detik, sekaligus meningkatkan laju aliran nitrogen dari 15L/mnt menjadi 22L/mnt untuk mempercepat pelepasan gas dekomposisi fluks. Setelah penyesuaian, uji kontaminasi ionik dari lima batch sampel berturut-turut dipertahankan secara stabil pada 0,41±0,03μg/cm2. Namun, perlu untuk secara bersamaan memantau apakah tingkat kekosongan di bagian bawah QFN melebihi batas atas 15% karena kenaikan suhu yang berlebihan, karena waktu leleh pasta solder yang berkepanjangan akan menyebabkan fluks gas yang mudah menguap terperangkap di dalam sambungan solder, yang malah memperburuk risiko korosi di kemudian hari.
Pengendalian residu fluks solder yang efektif tidak akan pernah dapat diselesaikan hanya dengan membersihkan atau sekadar mengganti pasta solder. Ini harus mengintegrasikan hubungan yang cocok antara ukuran bukaan stensil dan ukuran partikel solder, kompensasi kesalahan antara suhu terukur dari setiap zona oven reflow dan posisi pemasangan termokopel, dan hubungan real-time dari data pemantauan kandungan oksigen nitrogen online. Pemutusan sambungan apa pun pada tautan mana pun akan mengubah pasta solder yang tidak bersih menjadi sumber kebocoran yang tidak terlihat.
